Question

На титрование 20 мл раствора гидроксида натрия лаборант использовал 48,3 мл 0.45 моль/л раствора серной кислоты H2SO4. Какая молярная концентрация гидроксида натрия? Этот раствор все еще пригоден для использования?

Answer 1

Для решения задачи необходимо использовать реакцию нейтрализации между гидроксидом натрия и серной кислотой:

NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + 2H2O

Строго говоря, чтобы определить молярную концентрацию гидроксида натрия, необходимо знать точную концентрацию раствора серной кислоты, но для решения данной задачи мы будем использовать данные, предоставленные в условии.

Молярная концентрация раствора серной кислоты H2SO4 равна 0,45 моль/л, следовательно количество молей H2SO4, которое использовалось для нейтрализации гидроксида натрия, можно вычислить следующим образом:

количество молей H2SO4 = молярная концентрация × объем = 0,45 моль/л × 0,0483 л = 0,021735 моль

Так как реакция нейтрализации 1:1, то количество молей гидроксида натрия, присутствовавших в 20 мл раствора, также равно 0,021735 моль.

Молярная концентрация гидроксида натрия может быть определена по формуле:

молярная концентрация = количество молей / объем в литрах

молярная концентрация NaOH = 0,021735 моль / 0,02 л = 1,0875 моль/л

Таким образом, молярная концентрация гидроксида натрия составляет 1,0875 моль/л.

Чтобы проверить, является ли раствор гидроксида натрия пригодным для использования, нужно убедиться, что он не превышает допустимые пределы концентрации. Обычно в лабораториях максимально допустимая концентрация гидроксида натрия составляет 5 моль/л. Так как в данном случае молярная концентрация гидроксида натрия составляет всего 1,0875 моль/л, то раствор безопасен для использования и может быть использован в дальнейшем.

Answer 2

Чтобы решить эту задачу, мы можем использовать уравнение баланса химической реакции между гидроксидом натрия (NaOH) и серной кислотой (H₂SO₄). Уравнение реакции выглядит следующим образом:

\[ NaOH + H₂SO₄ \rightarrow Na₂SO₄ + 2H₂O \]

Мы видим, что для каждого молекуля гидроксида натрия требуется одна молекула серной кислоты. Таким образом, моль гидроксида натрия равна молярной концентрации серной кислоты умноженной на объем серной кислоты.

\[ \text{Моль гидроксида натрия} = \text{Молярная концентрация } \times \text{Объем серной кислоты} \]

\[ \text{Моль гидроксида натрия} = 0.45 \, \text{моль/л} \times 0.0483 \, \text{л} \]

Вычислим это:

\[ \text{Моль гидроксида натрия} = 0.021735 \, \text{моль} \]

Теперь мы можем использовать это для определения мольной концентрации гидроксида натрия. Поскольку моль гидроксида натрия образуется в два раза больше, чем моль серной кислоты, мы делим количество молей гидроксида натрия на 2.

\[ \text{Молярная концентрация гидроксида натрия} = \frac{0.021735 \, \text{моль}}{2} \]

\[ \text{Молярная концентрация гидроксида натрия} = 0.0108675 \, \text{моль/л} \]

Теперь давайте рассмотрим вторую часть вопроса: пригоден ли раствор для использования?

Важно учитывать эквивалентность реакции. Если бы реакция прошла полностью, то все молекулы гидроксида натрия исчезли бы, и в растворе осталась бы только соль (Na₂SO₄) и вода (H₂O). Однако, если бы реакция не прошла полностью, в растворе могли бы остаться некоторые молекулы гидроксида натрия.

Чтобы определить, остался ли гидроксид натрия в растворе, можно использовать избыток серной кислоты. Если избыток есть, то гидроксид натрия полностью реагировал, и раствор теперь состоит из Na₂SO₄ и H₂O.

Если у вас есть избыток серной кислоты, то раствор безопасен для использования, поскольку все реактивы полностью реагировали. Если же серной кислоты недостаточно, стоит быть осторожным, так как в растворе могут остаться не реагировавшие молекулы гидроксида натрия.

Учитывая все это, вы можете проверить, был ли избыток серной кислоты в вашей реакции, чтобы определить, пригоден ли раствор для использования.